柔性电路板及其制造方法和使用柔性电路板的燃料电池技术

提供了一种即使在高温和高压工作条件下也能够防止构成集电器的导体层的腐蚀和洗脱同时实现与MEA充分的电连接的柔性电路板。其上设置有燃料电池的集电器的柔性电路板包括：绝缘柔性基底材料（1）；提供燃料或空气的多个开口（5），所述开口（5）设置在规定区域中以便在厚度方向上穿透所述柔性基底材料（1）；构成所述集电器的电镀薄膜（6），所述电镀薄膜（6）被形成在所述规定区域中所述柔性基底材料（1）的正面和背面上以及在所述开口（5）的内壁上；形成在所述电镀薄膜（6）上并且具有比所述电镀薄膜的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性的表面处理薄膜（9）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种柔性电路板,更具体地涉及ー种用作燃料电池的集电板(currentcollecting plate)的柔性电路板及其制造方法，以及ー种使用柔性电路板的燃料电池。
技术介绍
近年来，重量轻且高容量的锂离子电池主要用作以蜂窝电话、个人计算机等为代表的电子设备的电源。然而，随着具有更高性能的电子设备的发展，功耗的增加正引起以下问题(1)无 法保证充足的电力，(2)即使保证了必要的电力，持续工作时间也会缩短，以及(3)要求长的充电时间。在这些情况下，作为代替锂离子电池的电源，燃料电池正备受关注。特别地，认为使用甲醇作为燃料的直接甲醇燃料电池(DMFC)是有前景的。DMFC具有由燃料电极、空气电极、以及用于向燃料电极提供甲醇水溶液同时向空气电极提供空气的电解质膜构成的膜电极组件(MEA)。提供给燃料电极的甲醇通过催化剂分解并且产生氢离子。氢离子穿过电解质膜并且在空气电极处与存在于空气中的氧发生反应。DMFC通过一系列这些反应来生成电力。由于与锂离子电池相比DMFC能够提供高密度能量，所以它们可以应付电子设备的增加的功耗。此外，为DMFC制备储备燃料能够实现电子设备的持续使用而不需要像在锂离子电池中一祥的长时间充电。另外，由于DMFC不需要诸如产氢的转化器之类的设备，所以减小DMFC的尺寸和重量是可能的，认为这是DMFC胜过其它燃料电池的优点中的ー个。一个构成DMFC的构件为集电板。为了实现更小和更轻的燃料电池，将柔性电路板用作集电板(參见例如专利文献1)。在柔性电路板中，构成集电器的导体层形成在由聚酰亚胺等制成的柔性基底材料的一面上。集电器具有用于向MEA提供甲醇或空气而设置的开□。为了维持诸如燃料电池的输出电压之类的特性，要求集电器具有抵抗甲醇以及在分解甲醇的过程中产生的、诸如蚁酸之类的中间产物的抗腐蚀性。因此，专利文献2公开了ー种柔性电路板，其中作为集电器的导体层由含碳层覆盖。该含碳层由在诸如聚酰亚胺之类的树脂材料中包含诸如碳黑之类的碳的树脂合成物制成。引用列表 专利文献 专利文献1 :日本专利特开No. 2004-200064 专利文献2 :日本专利特开No. 2010-050378。
技术实现思路
技术问题 然而，由于含碳层的电阻比由诸如铜之类的金属制成的导体层更高，所以遗憾地，覆盖有含碳层的集电器具有更高的导电电阻值。还存在这样的可能性，即用作粘合剂的树脂材料在高温工作条件下可能分解。另外，即使当导体层由诸如含碳层之类的涂层覆盖，特别是在串联连接多个电池以输出高压的情况下，构成导体层的金属也可能由于经由柔性基底材料与涂层之间的界面的腐蚀而洗脱。将參考图6(1)和6(2)解释此问题。图6(1)示出了其上设置有燃料电池的集电器的常规柔性电路板100的横截面视图。在柔性电路板100中，构成集电器的导体层102形成在由聚酰亚胺等制成的柔性基底材料101的一面上。导体层102由铜等制成。形成了涂层(诸如上述的含碳层)103以覆盖该导体层102。柔性电路板100具有形成用于提供甲醇的开ロ 104和形成用于提供空气 的开ロ 105。如图6(1)中所示，涂层103覆盖导体层102，使得导体层102不暴露于外部。然而，在涂层103与柔性基底材料101之间的界面S中，涂层103和柔性基底材料101仅彼此接触而未彼此粘附。因此，当将柔性电路板100用作燃料电池的集电板吋，甲醇和作为其中间产物的酸沿着并穿过界面S进入柔性电路板100的内部。从而，发生了导体层102的腐蚀和洗脱。因此，如图6(2)中所示，导体层102的侧面形成缺ロ，这使涂层103的侧面部分进入浮置状态。尽管迄今为止还未澄清腐蚀过程的机制，但是据估计该腐蚀归因于在界面S附近产生的局部电位差导致的电流腐蚀(电解腐蚀)。因此，尤其在高压条件下，发生了从界面S开始的局部腐蚀。因此，提供涂层103不能够防止导体层102的腐蚀和洗脱。应当注意的是，涂层103可以由电镀到导体层102上的电镀金属构成，以代替含碳层，电镀金属(例如，金)具有比构成导体层102的铜的电离倾向更小的电离倾向。然而，如在专利文献2中的情形，在电镀层与柔性基底材料之间的界面处的粘附カ是不牢固的，这就不可能避免发生来自界面的腐蚀。因此，本专利技术的目的是提供一种即使在高温和高压工作条件下也能够防止构成集电器的导体层的腐蚀和洗脱、同时实现与MEA充分电连接的柔性电路板，及其制造方法，并且提供ー种使用柔性电路板的燃料电池。解决问题的技术方案 根据本专利技术的ー个方面的柔性电路板是其上设置有燃料电池的集电器的柔性电路板，包括绝缘柔性基底材料；提供燃料或空气的多个开ロ，所述开ロ设置在规定区域中，以在厚度方向上穿透所述柔性基底材料；构成所述集电器的导体层，所述导体层形成在规定区域中所述柔性基底材料的正面和背面上、以及在所述多个开ロ的内壁上；以及形成在导体层之上的导电表面处理薄膜，所述导电表面处理薄膜具有比所述导体电层的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。根据本专利技术ー个方面的燃料电池包括膜电极组件(MEA)，其由电解质膜、结合到所述电解质膜的ー个表面的燃料电极、以及结合到所述电解质膜的另ー表面的空气电极构成；以及根据本专利技术的柔性电路板，所述柔性电路板布置为使得所述集电器接触所述燃料电极或所述空气电极。根据本专利技术的ー个方面的一种用于制造柔性电路板的方法，包括制备双面覆金属层压板，所述双面覆金属层压板具有绝缘柔性基底材料以及分别设置在所述柔性基底材料的两面上的第一和第二金属箔；在所述双面覆金属层压板上在集电器形成预期区域中形成多个开ロ，所述开ロ在厚度方向上穿透所述双面覆金属层压板；通过对其上形成有所述开ロ的所述双面覆金属层压板应用电镀处理，在所述第一和第二金属箔之上并且在所述开ロ的内壁上形成电镀薄膜；通过蚀刻对所述第一和第二金属箔以及电镀薄膜形成图案来形成集电器；以及通过对其上形成有所述集电器的所述双面覆金属层压板应用电镀处理来在所述电镀薄膜之上形成表面处理薄膜，所述表面处理薄膜具有比所述电镀薄膜的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。根据本专利技术的ー个方面的一种用于制造柔性电路板的方法，包括制备绝缘柔性基底材料；在所述柔性基底材料上集电器形成预期区域中形成多个开ロ，所述开ロ在厚度方向上穿透所述柔性基底材料；在所述柔性基底材料的正面和背面上形成抗电镀剂，所述抗电镀剂在所述集电器形成预期区域中具有开ロ ；通过对其上形成有所述抗电镀剂的所述柔性基底材料应用电镀处理，在没有覆盖所述抗电镀剂的所述柔性 基底材料之上和在所述多个开ロ的内壁上形成电镀薄膜；以及通过剥离所述抗电镀剂并且随后对其上形成有所述电镀薄膜的所述柔性基底材料应用电镀处理来在所述电镀薄膜之上形成表面处理薄膜，所述表面处理薄膜具有比所述电镀薄膜的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。专利技术的有益效果 在根据本专利技术的柔性电路板中，构成集电器的导体层形成在柔性基底材料的两面上以及在开ロ的内壁上。在导体层之上，形成了由导电材料制成的表面处理薄膜，该表面处理薄膜具有比导体层的抗腐蚀性更高的抗腐蚀性。简而言之，与作为燃料及其中间产物的甲醇和酸接触的集电器的各部分全部由表面处理薄膜覆盖。与传统情形不同，不存在保护导体层的涂层与柔性基底材料之间的界面。因此，当将根据本专利技术的柔性电路板用作燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田昌功，
申请(专利权)人：日本梅克特隆株式会社，
类型：
国别省市：